Nós simulamos um sistema de ressurgência marinha ferruginoso Precambrian em uma coluna de fluxo vertical-escala de laboratório. O objetivo foi compreender perfis como geoquímicas de O2 e Fe (II) evoluir como cianobactérias produzem O 2. Os resultados mostram a criação de um chemocline devido a Fe (II) oxidação pelo fotossinteticamente O produziu 2.
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Artigo de método
Laboratório de Simulação de um ferro (II) rico em Precambrian Marinha Ressurgência do sistema para explorar o crescimento de bactérias fotossintéticas
Neste artigo
Resumo
Resumo
Um conceito convencional para a deposição de alguns pré-cambrianas Banded Ferro Formações (BIF) parte do princípio de que o ferro ferroso [Fe (II)] ressurgência de fontes hidrotermais no oceano pré-cambriano foi oxidado pelo oxigênio molecular [O 2] produzida por cianobactérias. Os BIFs mais antigas, depositadas antes da Grande Oxidação Evento (GOE) em cerca de 2,4 bilhões de anos (Gy) atrás, poderia ter se formado por oxidação direta de Fe (II) por anoxigênicas photoferrotrophs sob condições anóxicas. Como um método para testar os padrões geoquímicos e mineralógicos que se desenvolvem em diferentes cenários biológicos, nós projetamos uma coluna de fluxo vertical, 40 cm de comprimento para simular um Fe anóxica (II) rico em representante de um oceano antigo sistema de ressurgência marinha numa escala de laboratório . O cilindro foi embalado com uma matriz de pérolas de vidro poroso para estabilizar os gradientes geoquímicos e amostras líquidas para a quantificação de ferro poderiam ser tomadas ao longo da coluna de água. O oxigénio dissolvido foidetectado de forma não invasiva através optodes a partir do exterior. Os resultados de experiências bióticos que envolvidas fluxos de ressurgência de Fe (II) a partir do fundo, um gradiente de luz distintas, de cima, e cianobactérias presente na coluna de água, mostra uma clara evidência para a formação de Fe (III) precipita minerais e desenvolvimento de um chemocline entre o Fe (II) e O 2. Esta coluna permite testar hipóteses para a formação dos BIFs por cultura de cianobactérias (e no futuro photoferrotrophs) sob condições simuladas Precambrianos marinhos. Além disso, nós supomos que o nosso conceito de coluna permite a simulação de vários ambientes químicos e físicos - incluindo marinhos ou lacustres sedimentos superficiais.
Introdução
O pré-cambriano (4,6-,541 Gy atrás) atmosfera experimentou uma acumulação gradual de fotossíntese produzido oxigênio (O 2), talvez pontuada por mudanças graduais na chamada "Grande Oxidação Event" (GOE) a cerca de 2,4 Gy atrás, e novamente no Neoproterozóico (1-,541 Gy atrás) como o 2 atmosférico se aproximarem dos níveis modernos 1. As cianobactérias são os restos evolucionários dos primeiros organismos capazes de fotossíntese aeróbica 2. Geoquímicos estudos evidências e modelagem apoiar o papel dos ambientes costeiros rasos em abrigar comunidades ativas de cianobactérias ou organismos capazes de fotossíntese aeróbica ou f....
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Protocolo
1. Preparação de cultura médio
Nota: As informações sobre os equipamentos necessários, produtos químicos e materiais para a preparação do meio de cultura é listado na Tabela 1 Itálico códigos alfanuméricos entre parênteses referem-se a equipamentos discriminados na Tabela 2 e mostrado na Figura 1..
- Prepare 5 L de meio marinho fotoautotrófico (MP) (adiante designado por "meio") seguindo o protocolo de Wu et al. 16. Ajustar o pH para 6,8 utilizando HCl M anóxica e estéril 1 ou 0,5 M NaCO3. Como fonte para o Fe (II), adicionar 3,5 ml de um 1 M anóxic....
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Resultados
experimento controle
Experimentos de controle abiótico (10 dias) demonstraram concentrações consistentemente baixos de oxigênio (O 2 <0,15 mg / L) sem flutuações significativas na Fe (II) -profile ao longo da coluna de água de ressurgência. A formação de precipitados (presumivelmente Fe (III) (oxyhydr-) óxidos) no reservatório médio e a ligeira diminuição do Fe (II) concentração glob.......
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Discussão
comunidades microbianas no oceano Pré-Cambriano eram regulados pelo, ou modificados como resultado de, a sua actividade e as prevalecentes condições geoquímicas. Ao interpretar as origens da BIF, investigadores geralmente inferir a presença ou a actividade de micro-organismos com base na sedimentology ou Geochemistry de BIF, por exemplo, Smith et ai. 23 e Johnson et ai. 24. O estudo de organismos modernos em ambientes modernos que têm análogos geoquímicos para ambientes a.......
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Divulgações
Autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
Mark Nordhoff ajudou na concepção e implementação de conexões de tubos. Ellen Struve ajudou a seleccionar e adquirir equipamentos utilizados.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Balão Widdel (5 L) | Ochs | 110015 | labor-ochs.de |
| Frascos de vidro (5 L) | Rotilabo | Y682.1 | carlroth.com |
| Pipetas de vidro (5 ml) | 51714 | labor-ochs.de | |
| 0.22 µ m Unidade de filtro Steritop (0.22 µ m Membrana de polietersulfona) | Millipore | X337.1 | carlroth.com |
| Seringa de vidro Luer Lock estéril | |||
| mm ID) | 201015 | labor-ochs.de | |
| NaCl | Sigma | 433209 | sigmaaldrich.com |
| MgSO4 | Sigma | 208094 | sigmaaldrich.com |
| CaCl2 | Sigma | C4901 | sigmaaldrich.com |
| NH4Cl | Sigma | A9434 | sigmaaldrich.com |
| KH< sub>2PO4 | Sigma | P5655 | sigmaaldrich.com |
| KBr | Sigma | P3691 | sigmaaldrich.com |
| KCl | Sigma | P9541 | sigmaaldrich.com |
| Cilindro | Y310.1 | carlroth.com | |
| Lã | 7377.2 | carlroth.com | |
| Contas de vidro (ø 0.55 - 0.7& nbsp; mm) | 11079105 biospec.com | ||
| Rolha de borracha butílica (ø 1.2 cm) | 271024 | labor-ochs.de | |
| Placa de Petri, vidro (ø 8.0 cm) | T939.1 | carlroth.com | |
| Cola de polímeros | OTTOSEAL S68 | adchem.de | |
| Folha de sensor óptico de oxigênio (para análise de oxigênio, veja abaixo) | - a pedido - | presens.de | |
| Tubo de borracha (35 mm, 7 mm ID) | 770350 | labor-ochs.de Conector | |
| tubo Luer Lock (3,0 mm, Luer lock macho = LLM) | P343.1 | carlroth.com | |
| Conector de tubo Luer Lock (3,0 mm, Luer lock fêmea = LLF) | P335.1 | carlroth.com | |
| Tubo de borracha (25 mm, 0,72 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Tubo de borracha (50 mm, 7 mm ID) | 770350 | labor-ochs.de | |
| Agulha de aço inoxidável Luer Lock (150 mm, 1.0 mm ID) | 201015 | Seringa de | |
| vidro labor-ochs.de Luer Lock (10 ml) | C680.1 | carlroth.com | |
| Algodão solto | – | ||
| Tampa de borracha butílica (ø 1.75 cm) | 271050 | labor-ochs.de | |
| Agulha de aço inoxidável (40 mm, 1.0 mm ID) | Agulha | de aço | |
| inoxidável bbraun.de Luer Lock 4665120 esterilizada (150 mm, 1,5 mm ID) | 201520 | labor-ochs.de | |
| : Peça do conector fêmea Luer Lock em C.7 | |||
| Cola | OTTOSEAL S68 | adchem.de | |
| Agulha de aço inoxidável (120 mm, 0,7 mm ID) | Sterican | 4665643 | bbraun.de |
| Tubo de borracha (40 mm, 0,74 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Tubo termorretrátil (35 mm, 3 mm ID encolhido) | 541458 - 62 | conrad.de | |
| Braçadeira | STHC-C-500-4 | tekproducts.com | |
| Conector de tubo Luer Lock (1,0 mm, LLF) | P334.1 | carlroth.com | |
| Tampa de plástico Luer Lock (LLM) | CT69.1 | carlroth.com | |
| Garrafa de vidro (5 L) | Rotilabo | Y682.1 | carlroth.com |
| Rolha de borracha butílica (para GL45) | 444704 | labor-ochs.de | |
| Capilar de aço inoxidável (300 mm, 0,74 mm de diâmetro interno) | 56736 | sigmaaldrich.com | |
| Capilar de aço inoxidável (50 mm, 0,74 mm de diâmetro interno) | 56737 | sigmaaldrich.com | |
| Tubo retrátil (35 mm, 3 mm ID encolhido) | 541458 - 62 | conrad.de | |
| Tubo de borracha (100 mm, 0.74 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Conector de tubo Luer Lock (1.0 mm, LLF) | P334.1 | Seringa de | |
| vidro Luer Lock carlroth.com (10 ml) | C680.1 | carlroth.com | |
| Algodão solto | – | ||
| Rolha de borracha butílica (ø 1,75 cm) | 271050 labor-ochs.de | ||
| Agulha de aço inoxidável (40 mm, 0,8 mm ID) | Seringa | de vidro com trava Luer bbraun.de 4657519 | |
| esterilizada (5 ml) | C679.1 | carlroth.com | |
| Rolha de borracha butílica (ø 1,75 mm) | 271050 | labor-ochs.de | |
| Tubo de borracha (40 mm, 0,74 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Frasco de vidro (2 L) | Rotilabo | X716.1 | carlroth.com |
| Rolha de borracha butílica (para GL45) | 444704 | labor-ochs.de | |
| Capilar de aço inoxidável (50 mm, 0,74 mm de diâmetro) | 56736 | sigmaaldrich.com | |
| Tubo de borracha (30 mm x 0,74 mm de diâmetro interno) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Tubo de borracha (100 mm x 0,74 mm de diâmetro interno) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Conector de tubo Luer Lock (1,0 mm, LLF) | P334.1 | carlroth.com | |
| Conector Luer Lock de 3 vias (LLF, 2x LLM) | 6134 | cadenceinc.com | |
| Fonte de luz | Samsung | SI-P8V151DB1US | samsung.com |
| Bomba peristálica | Ismatec | EW-78017-35 | coleparmer.com |
| Tubulação de bombeamento (0.89 mm ID) | EW-97628-26 | coleparmer.com | |
| Capilar de aço inoxidável (200 mm, 0.74 mm ID) | 56736 | sigmaaldrich.com | |
| Capilar de aço inoxidável (400 mm, 0.74 mm ID) | 56737 | sigmaaldrich.com | |
| Pacote de gás Supel-Inert Foil (Tedlar - PFC) (10 L) | 30240-U sigmaaldrich.com | ||
| Tubo de borracha (30 mm, 6 mm ID) | 770300 | labor-ochs.de | |
| Conector de tubo Luer Lock (3,0 mm, LLM) | P343.1 | carlroth.com | |
| Conector de tubo Luer Lock (3,0 mm, LLF) | P335.1 | ||
| Seringa à prova de gás carlroth.com (20 ml) | C681.1 | carlroth.com | |
| queimador | Bunsen– | ||
| Medidor de oxigênio de fibra óptica para quantificação de oxigênio | Presens | TR-FB-10-01 | presens.de |
| Bomba | – | ||
| Cola de silicone para optódios de oxigênio | Presens | PS1 | presens.de |
Referências
- Lyons, T. W., Reinhard, C. T., Planavsky, N. J. The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere. Nature. 506 (7488), 307-315 (2014).
- Raymond, J., Blankenship, R. E. The origin of the oxygen-evolving complex. Coord. Chem. Rev. 252 (3-4), 377-383 (2008).
- Kendall, B., Reinha....
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Reimpressões e permissões
